Анатолий Большаков - Космические методы в океанологии

ИСЗ «Сисат» был выведен 28 июня 1978 г. на круговую орбиту высотой около 800 км с наклонением 108°. Орбита ИСЗ не была солнечно-синхронной, поскольку по программе полета предусматривалось получение информации о Мировом океане при различных условиях освещения его Солнцем. Суточное смещение трассы полета (18,5 км) выбиралось из условия обеспечения сплошного «покрытия» поверхности Мирового океана радиовысотомером, имеющим сравнительно узкое поле зрения. Повторение условий наблюдения Мирового океана должно было наступать через каждые 152 сут.

Аппаратура ИСЗ, имеющая широкую полосу захвата на поверхности океана (скаттерометр и сканирующие радиометры), обеспечивала обзор 95 % поверхности Мирового океана каждые 36 ч, т. е. была получена довольно высокая периодичность наблюдений и обновления информации. Расчетный срок работы всех служебных систем и научной аппаратуры составлял более 1 года, однако 10 октября 1978 г. вся научная аппаратура ИСЗ вышла из строя в результате короткого замыкания в системе энергопитания.

За 100 сут активной работы ИСЗ «Сисат» совершил 1502 оборота вокруг Земли. За этот период было выполнено две серии комплексных подспутниковых экспериментов в восточной части Атлантического океана и в Аляскинском заливе. Всего ИСЗ совершил около 260 пролетов над районами контрольных подспутниковых исследовательских полигонов. К средствам непосредственных контактных измерений на этих полигонах относились морские буи, НИС «Океанографер», «Квадра» и «Ванкувер». В дополнение к стандартным метеорологическим наблюдениям на всех НИС выполнялась специальная программа измерений характеристик ветра и волнения океана в моменты пролета ИСЗ.

В подспутниковых наблюдениях принимали также участие четыре самолета-лаборатории, которые измеряли вдоль трассы полета ИСЗ скорость ветра на различных высотах, температуру воздуха и поверхности океана, параметры его волнения. При обработке информации с ИСЗ «Сисат» использовались данные наблюдений за Мировым океаном, полученные и на обычных транспортных судах морского флота, а также информация с геостационарных и других ИСЗ.

Учитывая высокую сложность и стоимость аппаратуры ИСЗ «Сисат», выдвигается проект возвращения ИСЗ с орбиты на Землю для ремонта. В настоящее время в США ведутся работы по созданию нового океанологического спутника − ИСЗ «Сисат-2». Этот ИСЗ, (Уснащенный примерно таким же комплексом исследовательской аппаратуры, что и его предшественник, предполагается вывести на орбиту в конце 80-х годов.

Одним из основных прямых контактных методов получения информации о Мировом океане, особенно при длительных измерениях, с давних пор в океанологии считался метод сбора информации с применением автономных океанологических буев. Для этого с борта НИС в интересующем ученых районе Мирового океана устанавливались на якорях или пускались в свободный дрейф специальные океанологические буи с размещенной на них аппаратурой для непосредственных контактных измерений. Полученная при работе буя информация передавалась на лежащее поблизости в дрейфе НИС или записывалась на автономные буйковые самописцы.

Схема работы с использованием буев довольно проста и эффективна, но имеет некоторые недостатки. Прежде всего при такой организации работы необходимо держать НИС вблизи установленного буя. Это не всегда желательно, а иногда и искажает сигналы датчиков, приводит к потерям времени и средств. Передать же информацию непосредственно на берег, нередко на расстояния несколько тысяч километров, сложно и дорого, поскольку в этом случае на каждом буе необходимо установить мощную автономную радиостанцию.

Очевидно, что задачу можно гораздо проще решить, используя какой-либо промежуточный ретранслятор, и лучше всего, если такой ретранслятор установить на ИСЗ. Тогда на буе можно разместить простой малогабаритный и надежный УКВ-передатчик с антенной, направленной вверх. Океанологические датчики буя будут периодически опрашиваться с помощью специального коммутатора и полученные сигналы записываться на буферном самописце.

При пролете ИСЗ над буем этот передатчик включается и передает накопленную информацию на спутник, где она сначала записывается на бортовой магнитофон, а затем при пролете ИСЗ над наземным пунктом связи «сбрасывается» вниз. Дальнейшее ее распределение между потребителями осуществляется уже по обычным наземным каналам связи.

Орбиты ИСЗ-ретрансляторов могут выбираться таким образом, что сеансы связи буев с ИСЗ и передача информации с буев будет осуществляться не реже одного раза в сутки. А в принципе при выборе достаточно высоких орбит ИСЗ и оснащении системы сбора данных достаточным количеством спутников можно реализовывать и более частую и даже непрерывную передачу океанологической информации с буев.

Такие спутниковые системы сбора и передачи информации (СССПИ) различного типа были разработаны в СССР, ГДР, США, Франции и других странах и прошли успешные испытания на ряде ИСЗ. В частности, аппаратура для отработки СССПИ, разработанная специалистами социалистических стран, устанавливалась на ИСЗ «Интеркосмос-20» и «Интеркосмос-21». На каждом буе в этой системе можно было установить 31 датчик, период опроса которых варьировался от 30 до 60 мин.

Во время сеанса связи ИСЗ с буем может определяться взаимное расстояние между ИСЗ и буем, чтобы по этим данным рассчитать положение буя в земной системе координат. Такие автоматические системы определения координат буев открывают широкие перспективы для использования свободно дрейфующих буев, для слежения за их перемещениями, облегчают поиск буев, их обслуживание и т. д. Точность определения координат буев при этом достигает 1 − 3 км, что вполне достаточно для решения многих практических задач.

В качестве примера технических характеристик современных СССПИ приведем основные данные франко-американской системы «Аргос», которая функционирует с 1978 г.

Район работы системы − весь земной шар

Типы ИСЗ-ретрансляторов − метеорологические ИСЗ «Тирос-Н»

Высота орбит ИСЗ-ретрансляторов − 830 км

Типы орбит − полярные или солнечно-синхронные

Максимальное количество обслуживаемых системой буев − 16 000

Средняя частота опроса буев с ИСЗ − 3,5 ч

Точность определения координат буев − 3 км

Количество измерительных каналов на каждом буе − 32

Период опроса датчиков буя − 40 − 200 с

Рабочая частота передатчика буя − 401 МГц

Вес комплекта служебной аппаратуры для буя − 1,5 кг

Энергопотребление служебной аппаратуры − не более 200 мВт

Время предварительной обработки информации от момента ее передачи с ИСЗ до момента передачи потребителю − не более 6 ч